專利名稱：電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對被測量系統(tǒng)(measured system )的使用電量(electric energy consumption )進(jìn)行領(lǐng)'J量的電肯fe表(electric energy meter )。
背景技術(shù)：
在電費的付款時使用對用戶的電力使用量進(jìn)行測量的電能表。電 能表根據(jù)基于法規(guī)的審核制度而確定有效期間(validity period )。如 果過了有效期間則需要更換電能表。在更換時，需要從供電用導(dǎo)線 (electric supply line)卸下所安裝的電能表，但如果卸下電能表，則 供電用導(dǎo)線變得游離，難以進(jìn)行更換操作。另外，更換操作也有在通 電狀態(tài)下進(jìn)行的情況，難以進(jìn)行更換操作?？紤]到提高更換操作的操 作性，還提出了主體單元(main unit)和端子單元(terminal unit) 分離的電能表(日本特開昭62 - 12869號公報)。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有的電能表中，在更換時需要進(jìn)行端子單元的許多螺釘?shù)难b 卸操作，在頻繁進(jìn)行更換時，操作變得繁瑣。因此，本發(fā)明的目的就 在于提供一種能夠容易地進(jìn)行更換操作的電能表。
本發(fā)明的第一方面提供一種具備下述端子單元和下述測量單元的 電能表。上述端子單元具有將從外部電源(external power source )供 給的電流導(dǎo)入到負(fù)載(load)的多個電流線、設(shè)置在上述多個電流線 中的至少一個上而將流過負(fù)載的電流變換為與該電流成正比的磁場的 線圏。上述測量單元具有產(chǎn)生與由上述線團(tuán)變換出的磁場成正比的電 壓的霍爾元件(hall element)、檢測上述多個電流線的電壓的電壓檢 測單元、以及根據(jù)由上述霍爾元件產(chǎn)生的電壓和由上述電壓檢測單元檢測出的電壓計算出消耗電量的計算單元。
本發(fā)明的第二方面提供一種具備下述端子單元和下述測量單元的
電能表。上述端子單元具有將從外部電源(external power source )供 給的電流導(dǎo)入到負(fù)載(load)的多個電流線、設(shè)置在上述多個電流線 中的至少一個上而將流過負(fù)載的電流變換為與該電流成正比的磁場的 線團(tuán)、以及對由上述線圏產(chǎn)生出的磁場進(jìn)行傳導(dǎo)的第一磁性體。上述 測量單元具有產(chǎn)生與由上述線團(tuán)變換出的磁場成正比的電壓的霍爾元 件、將與上述第一磁性體組合而由上述線圍產(chǎn)生出的磁場傳導(dǎo)到上述 霍爾元件的第二磁性體、檢測出上述多個電流線的電壓的電壓檢測單 元、以及根據(jù)由上述霍爾元件產(chǎn)生出的電壓和由上述電壓檢測單元檢 測出的電壓計算出消耗電量的電能表算單元。


圖l是本發(fā)明的電能表的實施例1的分離斜視圖。
圖2A是實施例1的端子單元的正面圖。
圖2B是圖2A中的IIB — IIB線截面圖。
圖3A是實施例1的測量單元的背面圖。
圖3B是圖3A中的IIIB - IIIB線截面圖。
圖4A是實施例2的端子單元的正面圖。
圖4B是圖4A中的IVB — IVB線截面圖。
圖5A是實施例2的測量單元的背面圖。
圖5B是圖5A中的VB - VB線截面圖。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明的電能表的實施例。
參考圖1~3B說明本發(fā)明的電能表的實施例1。本實施例的電能 表是單相二線式的。
如圖1所示，組合端子單元(terminal unit) 100和測量單元 (measurement unit) 150而構(gòu)成電肯巨表。
5測量單元150內(nèi)置有測量并顯示使用電量(electric energy consumption)的測量電路等。另外，通過螺釘152a、 152b將測量單 元150的固定部件151a、 151b分別固定在端子單元100的固定部件 101a、 101b上。測量單元150能夠從端子單元IOO裝卸。
接著，基于圖2A、 2B說明端子單元100的構(gòu)造。另外，為了能 夠很好地看到單元內(nèi)部，圖2A圖示了除去了單元的外板的一部分的 狀態(tài)。
如圖2A所示那樣，端子單元殼體(terminal unit casing) 201由 樹脂等構(gòu)成，保持各部件。第一側(cè)電源側(cè)用端子(first supply terminal) 202由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成，連接有與外部電源連接的第一側(cè)電源側(cè)導(dǎo)線 (first supply line )。第 一側(cè)負(fù)栽側(cè)用端子(first load terminal) 203 由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成，連接有與用戶側(cè)負(fù)栽連接的第 一側(cè)負(fù)栽側(cè)導(dǎo)線。 第二側(cè)電源側(cè)用端子204由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成，連接有與外部電源連接 的第二側(cè)電源側(cè)導(dǎo)線。第二側(cè)負(fù)載側(cè)用端子205由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成， 連接有與用戶側(cè)負(fù)載連接的第二側(cè)負(fù)載側(cè)導(dǎo)線。
第一側(cè)電流線206由1根銅線等構(gòu)成。第一側(cè)電流線206的一端 與第一側(cè)電源側(cè)用端子202連接，另一端與第一側(cè)負(fù)載側(cè)用端子203 連接。第一側(cè)電流線206將電流從電源側(cè)連通到負(fù)載側(cè)。在第一側(cè)電 流線206的中間具有線圏207。線圏207可以巻為1圏也可以巻成多 團(tuán)。第一側(cè)電流線206被端子單元殼體201覆蓋，無法從外部直接目 視到。端子單元殼體201具有樹脂厚度薄的線圏容納部件(coil recess) 208,如圖2B所示那樣，線圏207向前偏移使得容納在線圏容納部件 208中。
第二側(cè)電流線209由1根銅線等構(gòu)成。笫二側(cè)電流線209的一端 與第二側(cè)電源側(cè)用端子204連接，另一端與第二側(cè)負(fù)載側(cè)用端子205 連接。第二側(cè)電流線209將電流從電源側(cè)連通到負(fù)載側(cè)。
接著，根據(jù)圖3A、 3B說明測量單元150的構(gòu)造。另外，圖3A圖 示了除去了單元的外板的一部分的狀態(tài)，使得能夠很好地看到單元內(nèi) 部。如圖3A所示那樣，測量單元殼體251由聚碳酸脂等經(jīng)得住風(fēng)雨的 樹脂構(gòu)成，覆蓋內(nèi)部電子部件等。在印刷基板(printed circuit board: PCB) 252上安裝(mount)電子部件等。
霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d由半導(dǎo)體構(gòu)成。霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d被封裝在元件封裝253e內(nèi)。元件封裝253e被安裝 在PCB252上?；魻栐?53a、 253b、 253c、 253d接近端子單元100 內(nèi)的線團(tuán)207。從第一側(cè)電源側(cè)用端子202流向第一側(cè)負(fù)載側(cè)用端子 203的電流通過霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d被變換為成正比的 電壓。
第一側(cè)電壓端子254由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成。第一側(cè)電壓端子254與 端子單元100內(nèi)的第一側(cè)電流線206電連接。經(jīng)由第一側(cè)電壓端子254 檢測出從外部向第一側(cè)電源側(cè)用端子202供給的電壓。第一側(cè)電壓端 子254通過端子單元100的導(dǎo)通孔255與第一側(cè)電流線206接觸。第 一側(cè)電壓端子254通過金屬材料所具有的彈性而維持接觸狀態(tài)。
第二側(cè)電壓端子256由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成。第二側(cè)電壓端子256與 端子單元100內(nèi)的第二側(cè)電流線209電連接。經(jīng)由第二側(cè)電壓端子256 檢測出從外部向第二側(cè)電源側(cè)用端子204供給的電壓。第二側(cè)電壓端 子256通過端子單元100的導(dǎo)通孔257與第二側(cè)電流線209接觸。第 二側(cè)電壓端子256通過金屬材料所具有的彈性而維持接觸狀態(tài)。 電能表算部件(processing unit) 258由A - D變換器、微計算機 等半導(dǎo)體部件等構(gòu)成。電能表算部件258將由霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d輸出的電壓(與從第一側(cè)電源側(cè)用端子202流向第一側(cè)負(fù) 載用端子203的電流成正比的電壓)、第一側(cè)電源側(cè)用端子202和第 二側(cè)電源側(cè)用端子204之間的電壓(由第一側(cè)電壓端子254和第二側(cè) 電壓端子256檢測出)相乘而計算出被測量系統(tǒng)的使用電量。電能表 算部件258顯示計算出的使用電量。
接著，說明本實施例的動作。
端子單元100 ^L安裝在用戶家的屋子墻面等上。第一側(cè)電源側(cè)用 端子202和第二側(cè)電源側(cè)用端子204分別與來自供電>^司的供電線連接。第一側(cè)負(fù)載側(cè)用端子205和第二側(cè)負(fù)栽側(cè)用端子205與向屋內(nèi)的 負(fù)載供給電力的供電線連接。在電能表的有效期結(jié)束時和變更供電公 司時等，端子單元100被保留在屋子墻面上，而只更換測量單元150。 通過將舊的測量單元150從端子單元100卸下，將新的測量單元150 安裝到端子單元100上，來進(jìn)行更換。
說明測量單元150的安裝。首先，將測量單元150與安裝在屋子 墻面上的端子單元100重合。接著，用螺釘152a、 152b將測量單元 150的固定部件151a、151b固定在端子單元100的固定部件101a、101b 上。螺釘152a、 152b是帶金屬絲的密封螺釘(tamper 一 evident screw )。 金屬絲(未圖示)被固定在小片(tab )102a、 102b上而進(jìn)行密封(tamper -evident seal)，保證不會未密封(unseal)。通過上述那樣的步驟 而將測量單元150固定在端子單元100上。
如果將測量單元150固定在端子單元100上，則測量單元150的 第一側(cè)電壓端子254和第二側(cè)電壓端子256通過設(shè)置在端子單元100 上的導(dǎo)通孔255和導(dǎo)通孔257，分別與第一側(cè)電流線206和第二側(cè)電 流線209電連接。經(jīng)由第一側(cè)電壓端子254和第二側(cè)電壓端子256， 由電能表算部件258檢測出第一側(cè)電源側(cè)用端子202和第二側(cè)電源側(cè) 用端子204之間的電壓。
另外，測量單元150的霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d與端子 單元100的線圏207磁結(jié)合(magnetically coupled),檢測出與流過 第一側(cè)電流線206的電流對應(yīng)的磁通，產(chǎn)生與電流成正比的電壓。由 電能表算部件258檢測出該電壓。
霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d在一個基板上被配置在相互對 稱的位置上，它們的輸出信號被并聯(lián)連接。這樣的被配置在一個基板 上的霍爾元件的連接方式被稱為直角連接(orthogonal connection )， 能夠減輕霍爾元件的偏移電壓產(chǎn)生的影響。進(jìn)而，形成在一個基板上 的霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d被容納在元件封裝253e中。另 外，用直流電壓源(未圖示)驅(qū)動霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d。
霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d被配置在端子單元100的線圉的207的內(nèi)緣的外側(cè)，并且在外緣的內(nèi)側(cè)?；魻栐?53a、 253b 、 253c、 253d檢測與芯片面(chip plane )平行的磁場。通過將霍爾元件253a、 2S3b、 253c、 253d配置在上述的位置上，能夠?qū)⒒魻栐?53a、 253b、 253c、 253d配置在線圍207產(chǎn)生的磁力線內(nèi)，能夠得到強的磁結(jié)合。
端子單元殼體201的線圍容納部件208的樹脂厚度薄，因此能夠 得到霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d和線圏207之間的強的磁結(jié)合。
接著，說明卸下測量單元150的情況。如上述那樣，電能表由于 用于電費的付款，所以根據(jù)法規(guī)等設(shè)置有有效期。在有效期結(jié)束時必 須進(jìn)行更換。另外，在電能表故障時也需要進(jìn)行更換。在卸下測量單 元150時，首先將密封螺釘?shù)慕饘俳z(未圖示)從小片102a、 102b 卸下，卸下對端子單元100和測量單元150進(jìn)行固定的螺釘152a、 152b。接著，將測量單元150從端子單元IOO分離。第一側(cè)電壓端子 254和第二側(cè)電壓端子256分別只與第一側(cè)電流線206和第二側(cè)電流 線209接觸，霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d與線圏207磁結(jié)合。 因此，如果卸下2個螺釘152a、 152b，則能夠?qū)y量單元150從端子 單元100卸下。
參考圖4A 5B說明實施例。另外，本實施例的電能表是單相二線 式的。另外，圖4A、 5A圖示了除去了單元的外板的一部分的狀態(tài)， 使得能夠很好地看到單元內(nèi)部。
在實施例1中，由端子單元100的線圏207產(chǎn)生的磁場直接施加 在測量單元150的霍爾元件253a、 253b、 253c、 253d上。與此相對， 在本實施例中，由端子單元100的線團(tuán)產(chǎn)生的磁場經(jīng)由鐵等磁性體鐵 芯(magnetic core )作用于測量單元的霍爾元件。
組合端子單元300 (圖4A、 4B)和測量單元350 (圖5A、 5B ) 而構(gòu)成本實施例的電能表。
測量單元350內(nèi)置有測量使用電量并顯示的測量電路等。測量單 元350能夠從端子單元300裝卸。
如圖4A、 4B所示那樣，端子單元殼體301由樹脂等構(gòu)成，保持 各部件。第一側(cè)電流線302由l根銅線等構(gòu)成。第一側(cè)電流線302的
9一端與第 一側(cè)電源側(cè)用端子202連接，另 一端與第 一側(cè)負(fù)載用端子203 連接。第一側(cè)電流線302將電流從電源側(cè)連通到負(fù)栽側(cè)。第一側(cè)電流 線302的中間具有線團(tuán)303。線團(tuán)303可以巻為1團(tuán)，也可以巻為多 圍。
第一鐵心(first core ) 304由作為磁性體的金屬等構(gòu)成。第一鐵心 304具有將圓柱與圃板結(jié)合的形狀。第一鐵心304貫通端子單元300 內(nèi)的線圏303的中央，從端子單元300突出而被固定在端子單元殼體 301上。第一鐵心304與測量單元350內(nèi)的后述的第二鐵心353組合 而構(gòu)成鐵心單元。鐵心單元將在端子單元300內(nèi)的線圍304產(chǎn)生的磁 場傳導(dǎo)到所述的霍爾元件355。
如圖5A、 5B所示那樣，測量單元殼體351由聚碳酸脂等經(jīng)得住 風(fēng)雨的樹脂構(gòu)成，覆蓋內(nèi)部電子部件等。在PCB352上安裝有電子部 件等。PCB352具有用于使后述的第二鐵心353貫通的C型的切口( slit) (未圖示)。
第二鐵心353由作為磁性體的金屬等構(gòu)成。第二鐵心353具有除 去了圓筒杯的側(cè)壁的一部分的形狀。為了使端子單元300的電流線302 通過而形成側(cè)壁的缺口部分。第二鐵心353的與底面相反的端從測量 單元350突出而被固定在測量單元殼體351上。在將端子單元300和 測量單元350組合時，第二鐵心353圍住線圏303的周圍。
在測量單元殼體351的背面上形成有用于使第一鐵心304的突出 部分貫通的圓形的孔354 (圖5B)。另外，在端子單元殼體301上形 成有用于使第二鐵心353的突出部分貫通的C型的切口 305(圖4B)。
霍爾元件355由半導(dǎo)體構(gòu)成?；魻栐?55經(jīng)由由笫一鐵心304 和第二鐵心353構(gòu)成的1*:心單元接受由端子單元300內(nèi)的第一側(cè)電流 線302的線團(tuán)304產(chǎn)生的磁場。從第一側(cè)電源側(cè)用端子202流向第一 側(cè)負(fù)栽側(cè)用端子203的電流通過霍爾元件355被變換為成正比的電壓。 將霍爾元件355安裝在印刷基板352上使得與笫二鐵心353相接?；?爾元件355檢測出與芯片面垂直的方向的磁場。
第一側(cè)電壓端子254由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成。第一側(cè)電壓端子254與
10端子單元300內(nèi)的第一側(cè)電流線302電連接。經(jīng)由第一側(cè)電壓端子254 檢測出從外部供給第一側(cè)電源側(cè)用端子202的電壓。第一側(cè)電壓端子 254通過端子單元300的導(dǎo)通孔255與第一側(cè)電流線302接觸。笫一 側(cè)電壓端子254通過金屬材料所具有的彈性而維持接觸狀態(tài)。
第二側(cè)電壓端子256由導(dǎo)電性金屬構(gòu)成。第二側(cè)電壓端子256與 端子單元300內(nèi)的第二側(cè)電流線209電連接。經(jīng)由第二側(cè)電壓端子256 檢測出從外部供給第二側(cè)電源側(cè)用端子204的電壓。第二側(cè)電壓端子 256通過端子單元300的導(dǎo)通孔257與第二側(cè)電流線209接觸。笫二 側(cè)電壓端子256通過金屬材料所具有的彈性而維持接觸狀態(tài)。
電能表算部件258由A-D變換器、微計算機等半導(dǎo)體部件等構(gòu) 成。電能表算部件258將由霍爾元件355輸出的電壓(與從第一側(cè)電 源側(cè)用端子202流向第一側(cè)負(fù)載用端子203的電流成正比的電壓)、 第一側(cè)電源側(cè)用端子202和第二側(cè)電源側(cè)用端子204之間的電壓(由 第一側(cè)電壓端子254和第二側(cè)電壓端子256檢測出)相乘而計算出被 測量系統(tǒng)的使用電量。電能表算部件258顯示計算出的使用電量。
如果將測量單元350安裝在端子單元300上，則第二鐵心353與 貫通線圏303的中空部分的第一鐵心304相接，形成所謂的豆莢型鐵 心(pod-core)。由第一側(cè)電流線302的線圏303產(chǎn)生的磁場經(jīng)由豆 莢型鐵心作用于霍爾元件355。通過豆莢型鐵心，能夠在霍爾元件355 和線圏303之間進(jìn)行更強的磁結(jié)合。
將測量單元350與端子單元300裝卸的方法與實施例1 一樣。第 一側(cè)電壓端子254和第二側(cè)電壓端子256分別只與第一側(cè)電流線302 和第二側(cè)電流線209接觸，只組合第一鐵心304和第二鐵心353。因 此，如果卸下2個螺釘152a、 152b,則能夠?qū)y量單元350從端子單 元300卸下。
在由審核制度確定的有效期結(jié)束時進(jìn)行電能表的更換操作，更換 頻度為IO年等長期間?，F(xiàn)在，用戶只能從一個電力公司購買電力，在 有效期中無法考慮變更電力公司。因此，原則上在有效期中不產(chǎn)生更 換的必要性。但是，有可能促進(jìn)電力自由化，而變得已經(jīng)存在的電力公司以外的新的供電公司也可以銷售電力。用戶變得能夠自由選擇供 電公司。在供電公司擁有電能表的所有權(quán)的情況下，在變更供電公司 時有可能需要更換電能表。由于用戶對有利的電費和服務(wù)的需求，所 以也要考慮到頻繁變更供電公司的情況。另外，根據(jù)各供電公司的不 同，各供電公司為了向用戶供給獨自的費用標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)，對電能表的 要求功能也可能不同。其結(jié)果是難以進(jìn)行電能表的通用化。在現(xiàn)有的 電能表中，在更換時需要進(jìn)行端子單元的許多螺釘?shù)难b卸操作。因此， 在頻繁更換電能表時操作變得繁瑣。
根據(jù)上述實施例，通過很少個數(shù)的螺釘?shù)难b卸就能夠更換測量單
元150。另外，根據(jù)上述實施例，可以只更換測量單元150，因此不用 如現(xiàn)有的更換操作那樣使導(dǎo)線游離，能夠容易地進(jìn)行操作。
權(quán)利要求
1. 一種電能表，其特征在于具備端子單元和測量單元，其中上述端子單元具有將從外部電源供給的電流導(dǎo)入到負(fù)載的多個電流線；設(shè)置在上述多個電流線中的至少一個上而將流向負(fù)載的電流變換為與該電流成正比的磁場的線圈，上述測量單元具有產(chǎn)生與由上述線圈變換出的磁場成正比的電壓的霍爾元件；檢測上述多個電流線的電壓的電壓檢測單元；根據(jù)由上述霍爾元件產(chǎn)生的電壓和由上述電壓檢測單元檢測出的電壓計算出消耗電量的計算單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能表，其特征在于上述霍爾元件被配置在上述線圏的內(nèi)緣的外側(cè)、并且在外緣的內(nèi)側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電能表，其特征在于 將多個上述霍爾元件配置在一個基板上，對稱地配置多個上述霍爾元件。
4. 一種電能表，其特征在于 具備端子單元和測量單元， 上述端子單元具有將從外部電源供給的電流導(dǎo)入到負(fù)載的多個電流線； 設(shè)置在上述多個電流線中的至少一個上而將流過負(fù)載的電流變換 為與該電流成正比的磁場的線團(tuán)；對由上述線圏產(chǎn)生出的磁場進(jìn)行傳導(dǎo)的第一磁性體， 上述測量單元具有產(chǎn)生與由上述線圏變換出的磁場成正比的電壓的霍爾元件； 將與上述第一磁性體組合而由上述線圏產(chǎn)生出的磁場傳導(dǎo)到上述霍爾元件的第二磁性體；檢測出上述多個電流線的電壓的電壓檢測單元；根據(jù)由上述霍爾元件產(chǎn)生出的電壓和由上述電壓檢測單元檢測出 的電壓計算出消耗電量的電能表算單元。
全文摘要
本發(fā)明的電能表具備下述端子單元和下述測量單元。上述端子單元具有將從外部電源供給的電流導(dǎo)入到負(fù)載的多個電流線、設(shè)置在上述多個電流線中的至少一個上而將流過負(fù)載的電流變換為與該電流成正比的磁場的線圈。上述測量單元具有產(chǎn)生與由上述線圈變換出的磁場成正比的電壓的霍爾元件、檢測上述多個電流線的電壓的電壓檢測單元、以及根據(jù)由上述霍爾元件產(chǎn)生的電壓和由上述電壓檢測單元檢測出的電壓計算出消耗電量的計算單元。根據(jù)上述電能表，能夠容易地進(jìn)行更換操作。
文檔編號G01R21/08GK101464479SQ20071015991
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者黑川冬樹 申請人:株式會社東芝